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燃烧爆炸事故后果分析 重大事故重大事故是指生产运行中突然发生重大泄漏 火灾或爆炸 其中涉及一种或多种有害物质 并给现场人员 公众或环境造成即刻的或延迟的严重危害的事件 国际劳工组织ILO InternationalLabourOrganization 定义 Majoraccident Anunexpected suddenoccurrenceincluding inparticular amajoremission fireorexplosion resultingfromabnormaldevelopmentsinthecourseofanindustrialactivity leadingtoaseriousdangertoworkers thepublicortheenvironment whetherimmediateordelayed insideoroutsidetheinstallationandinvolvingoneormorehazardoussubstances 燃烧爆炸事故后果分析 后果分析定量描述一个可能发生的事故将造成的人员伤亡 财产损失和环境污染情况 意义 安全评价的组成部分 采取安全措施的依据 设置报警系统 压力释放系统 防火系统等 编制应急响应预案的依据 燃烧爆炸事故后果分析 7 1后果分析的一般程序7 2泄漏7 3蒸发与膨胀7 4扩散7 5火灾后果分析7 6爆炸后果分析7 7中毒后果分析 7 1后果分析的一般程序7 1 1后果分析程序 1 划分独立功能单元划分原则 包含重大危险源重大危险源 重大危险源 是指长期地或者临时生产 搬运 使用或者储存危险物品 且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元 包括场所和设施 当一个单元内有多种危险物质时 达到者定为重大危险源 式中 qi 第i种危险物质的实际保有量Qi 第i种危险物质单独存在时的规定临界量 7 1 1后果分析程序 空间上相对独立 泄漏物料与其他单元隔离 有紧急切断阀 有液位或压力控制的自动阀 有清晰明确信号遥控的阀 同一堤坝内的储罐应作为一个单元考虑 7 1 1后果分析程序 2 计算单元中有害物质存量根据工艺流程和设备参数 计算单元中有害物质的存量 并记录物质的种类 相态 温度 压力 体积或质量等 对于连续的流动系统需要估算 3 找出设备的典型故障将设备划分为10类 分析可能存在的典型故障 每种设备只考虑少数几种情况 管道 挠性连接 过滤器 阀 压力容器 反应器 泵 压缩机 贮罐 常压条件 贮槽 加压或冷冻 放空燃烧管 排气管 7 1 1后果分析程序 4 计算泄漏量分析故障可能造成瞬时的或连续的泄漏 计算泄漏量或泄漏流量 5 计算后果分析泄漏后可能造成的火灾 爆炸等后果 选择合适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响 6 整理结果将计算结果整理成表格 并在单元平面图上划出影响范围 7 1 1后果分析程序 7 1 2后果分析所需参数 1 有害物质的参数包括有害物质的相态 最大质量或体积 温度 压力 密度 热力学性质如沸点 蒸发热 燃烧热 热容等 有害与毒性参数等 2 设备的参数工艺流程 设备类型 设备的可能故障与泄漏位置 泄漏口形状尺寸等 3 现场情况与气象情况设备布置 人员分布 资金密度 设备地理位置 堤坝高度面积 常年主导风向 平均风速 大气稳定情况 日照情况 地形情况 地面粗糙度 建筑 树木高度等 7 1 3泄漏的后果 泄漏后果与泄漏物质的相态 压力 温度 燃烧性 毒性等性质密切相关 在后果分析中考虑的泄漏物质主要有以下四种类型 常压液体 加压液化气体 低温液化气体 加压气体 泄漏的危险物质的性质不同 其泄漏后果也不相同 7 1 3泄漏的后果 1 可燃气体泄漏可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧界限 遇到引火源就会发生燃烧或爆炸 泄漏后发火时间的不同 泄漏后果也不相同 立即发火 可燃气体泄漏后立即发火 发生扩散燃烧产生喷射性火焰或形成火球 影响范围较小 滞后发火 可燃气体泄漏后与周围空气混合形成可燃云团 遇到引火源发生爆燃或爆炸 破坏范围较大 7 1 3泄漏的后果 2 有毒气体泄漏有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散 有毒气体浓度较大的浓密云团将笼罩很大范围 影响范围大 7 1 3泄漏的后果 3 液体泄漏一般情况下 泄漏的液体在空气中蒸发而形成气体 泄漏后果取决于液体蒸发生成的气体量 液体蒸发生成的气体量与泄漏液体种类有关 常温常压液体泄漏 液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池 液体表面发生缓慢蒸发 加压液化气体泄漏 液体在泄漏瞬间迅速气化蒸发 没来得及蒸发的液体形成液池 吸收周围热量继续蒸发 低温液体泄漏 液体泄漏后形成液池 吸收周围热量蒸发 液体蒸发速度低于液体泄漏速度 7 1 4后果分析模式选择 BLEVE 沸腾液体膨胀性蒸汽爆炸 BoilingLiquidExpandingVaporExplosions 缩写为BLEVE池火 POOLFIRE 可燃性液体泄露后 流到地面形成液池 或流到水面并覆盖水面 遇到引火源燃烧而形成池火 喷射火 JETFIRE 气体从裂口喷出后立即燃烧 如同火焰喷射器 火球 FIREBALL 压力容器内液化气体过热使容器爆炸 内容物泄露并被点燃 产生强大的火球 7 1 4后果分析模式选择 确定有害物质存量和储存条件 可燃 有毒 气体 液体或两相 液体或两相 气体 BLEVE 其他情况 可燃气体事件树 BLEVE模型 可燃液体事件树 有毒液体事件树 毒性气体事件树 有害特性 过程或储槽中的相态 释放情形 事件树或模型 泄漏事故后果判断图 可燃气体释放 火球 闪火或爆炸 闪火或爆炸 闪火或爆炸 喷射火 闪火或爆炸 瞬时泄漏 立即引燃 密度大于空气 延迟引燃 是 是 是 是 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 否 否 否 否 估计释放时间计算释放速率 喷射扩散 重气扩散 中性扩散 重气扩散 中性扩散 绝热膨胀 有毒气体释放 重气扩散 中性扩散 重气扩散 中性扩散 绝热膨胀 计算释放速率和时间 喷射扩散 是 是 否 否 否 是 瞬时泄漏 密度大于空气 可燃液体释放 评价火灾损失 接气体事件树 评价火灾损失 评价污染接气体事件树 评价火灾损失 评价火灾损失 接气体事件树 评价污染接气体事件树 瞬时泄漏 立即引燃 形成液池 液池点燃 估计泄漏时间和速率 绝热膨胀 火球 喷射火 计算扩展与蒸发 池火 计算扩展与蒸发 池火 有毒液体释放 评价污染接气体事件树 接气体事件树 评价污染接气体事件树 接气体事件树 绝热膨胀 估计泄漏时间和速率 计算扩展与蒸发 计算扩展与蒸发 瞬时泄漏 形成液池 7 1 4后果分析模式选择 7 1 4后果分析模式选择 7 2泄漏7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 泄漏往往是事故的开始物质泄漏可能引起火灾或爆炸 也可能产生毒气伤害 泄漏原因 设备损坏 失灵 错误操作 安全阀的正常或不正常动作 十类典型设备 管道挠性连接过滤器阀压力容器 反应器泵压缩机贮罐 常压条件 贮槽 加压或冷冻 放空燃烧管 排气管 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 管道 泄漏设备及损坏尺寸 管道 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 管道 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 挠性连接器 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 挠性连接器 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 过滤器 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 过滤器 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 阀门 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 阀门 7 2 1压力容器及反应器 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 泵 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 压缩机 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 贮罐 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 贮罐 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 加压或冷冻贮槽 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 放空燃烧管和排气管 7 2 1泄漏设备及损坏尺寸 放空燃烧管和排气管 7 2 2泄漏的原因 从人 机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类 1 设计失误基础设计错误 如地基下沉 造成容器底部产生裂缝 或设备变形 错位等 选材不当 如强度不够 耐腐蚀性差 规格不符等 布置不合理 如压缩机和输出管没有弹性连接 因振动而使管道破裂 选用机械不合适 如转速过高 耐温 耐压性能差等 选用计测仪器不合适 储罐 贮槽未加液位计 反应器 炉 未加溢流管或放散管等 7 2 2泄漏的原因 2 设备原因加工不符合要求 或未经检验擅自采用代用材料 加工质量差 特别是焊接质量差 施工和安装精度不高 如泵和电机不同轴 机械设备不平衡 管道连接不严密等 选用的标准定型产品质量不合格 对安装的设备没有按 机械设备安装工程及验收规范 进行验收 设备长期使用后未按规定检修期进行检修 或检修质量差造成泄漏 计测仪表未定期校验 造成计量不准 阀门损坏或开关泄漏 又未及时更换 设备附件质量差 或长期使用后材料变质 腐蚀或破裂等 7 2 2泄漏的原因 3 管理原因没有制定完善的安全操作规程 对安全漠不关心 已发现的问题不及时解决 没有严格执行监督检查制度 指挥错误 甚至违章指挥 让未经培训的工人上岗 知识不足 不能判断错误 检修制度不严 没有及时检修已出现故障的设备 使设备带病运转 7 2 2泄漏的原因 4 人为失误误操作 违反操作规程 判断错误 如记错阀门位置而开错阀门 擅自脱岗 思想不集中 发现异常现象不知如何处理 7 2 4泄漏的控制 无论气体泄漏还是液体泄漏 泄漏量的多少都是决定泄漏后果严重程度的主要因素 而泄漏量又与泄漏时间有关 因此 控制泄漏应该尽早地发现泄漏并且尽快地阻止泄漏 通过人员巡回检查可以发现较严重的泄漏 利用泄漏检测仪器 气体泄漏检测系统可以发现各种泄漏 利用停车或关闭遮断阀停止向泄漏处供应料可以控制泄漏 一般来说 与监控系统连锁的自动停车速度快 仪器报警后由人工停车速度较慢 大约需3 15分钟 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 2 5泄漏量的计算 7 3蒸发与膨胀 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 1液体的扩展与蒸发 7 3 2喷射扩散 7 3 2喷射扩散 7 3 3绝热膨胀 7 3 3绝热膨胀 7 3 3绝热膨胀 7 5火灾事故后果分析 火灾通过热辐射的方式影响周围环境 当火灾产生的热辐射强度足够大时 可使周围的物体燃烧或变形 强烈的热辐射可能烧死 烧伤人员 财产损失 热辐射造成伤害或损坏的情况取决于人员或物体处辐射热的多少 可以按单位表面积受到的热辐射功率大小 即入射热辐射通量来计算热辐射量 表4 2为不同入射热辐射通量造成损失的情况 7 5火灾事故后果分析 表7 9不同热辐射造成的伤害和损失 7 5 1热辐射的破坏准则 热通量准则当目标接受到的热通量大于或等于引起目标破坏所需的临界热通量时 目标被破坏 否则 目标不被破坏 热通量准则的适用范围为 热通量作用的时间比目标达到热平衡所需要的时间长 热强度准则当目标接收到的热强度大于或等于目标破坏的临界热强度时 目标被破坏 否则 目标不被破坏 热强度准则的适用范围为 作用于目标的热通量持续时间非常短 以至于目标接收到的热量来不及散失掉 热通量 热强度准则 7 5 2池火 死亡区 辐射热强度I 37 5kW m2 半径 重伤区 辐射热强度I 25kW m2 半径 轻伤区 辐射热强度I 12 5kW m2 半径 感觉区 辐射热强度I 4kW m2 半径 7 5 3火球与气爆 发生火球和爆燃燃烧时 火球的最大直径D为火球燃烧的持续时间t为热辐射量为式中f f1 0 27 f2 0 32 没有可靠数据时f取0 3 大气透射率 超压准则超压准则认为 只有当爆炸波超压大于某一临界值时 才会对目标造成一定伤害 不考虑超压持续时间 冲量准则冲量准则是指爆炸波能否对目标造成伤害 完全取决于爆炸波冲量大小 如果冲量大于临界值 则目标被破坏 超压 冲量准则 7 6爆炸事故后果分析 7 6 1爆炸伤害准则 冲击波的超压与爆炸中心距离的关系不同数量的同类炸药发生爆炸时 7 6爆炸事故后果分析 7 6 2凝聚相爆炸伤害模型 7 6爆炸事故后果分析 效率因子 一般取3 4 蒸气云爆炸伤害模型 TNT当量法 7 6爆炸事故后果分析 爆炸伤害概率模型 7 6爆炸事故后果分析 7 6 5物理爆炸后果分析 物理爆炸后果计算 1 根据容器内所装介质的特性 计算出爆破能量E 2 将爆破能量转化为TNT当量WTNTWTNT E QTNT 4520 3 求出爆炸的模拟比 0 1q1 3 4 求出在1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0 即R0 R 5 根据R0在表7 12找出相对的超压 用插值法求出距离为R处的超压 7 6爆炸事故后果分析 6 根据超压 从表7 13 14找出对人员和建筑物的伤害和破坏作用 比较粗略的计算物理危害半径 7 6爆炸事故后果分析 7 7中毒 火灾和爆炸防治技术 直接的破坏作用冲击波的破坏作用造成火灾造成中毒和环境污染 爆炸的破坏作用 8 1火灾发生的条件 用火管理不当对易燃物品管理不善 库房不符合防火标准 没有根据物质的性质分类储存 电气设备绝缘不良 安装不符合规程 发生短路 超负荷接触电阻过大等 引起火灾 工艺布置不合理 易燃易爆场所未采取相应违反安全操作规程 使设备超温超压 或在易燃场所违章动火 吸烟或违章使用汽油等易燃液体 通风不良 生产场所的可燃蒸气 气体或粉尘在空气中达到爆炸浓度 遇火源引起火灾 火灾产生的原因 避雷设备装置不当 缺乏检修或没有避雷装置 发生雷击引起火灾 易燃易爆生产场所的设备 管线没有采取消除静电措施 发生放电引起的火灾 棉纱 油布 沾油铁屑等 由于放置不当 在一定条件下发生自燃着火 8 1火灾发生的条件 酝酿期 冒烟和阴燃 发展期 火苗窜起 火势迅速扩大 全盛期 全面着火 燃烧面积最大 燃烧速度最快 辐射热最强 衰灭期 可燃物质减少 火势逐渐衰弱 终至熄灭 8 1火灾发生的条件 火灾事故的发展过程 8 1火灾发生的条件 指生产过程中根据使用或生产物质的火灾危险性划分的类别 我国 建筑设计防火规范 将生产按火灾危险大小分成甲 乙 丙 丁 戊五类 这些生产类别的火灾危险性特征见下表 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 生产的火灾危险性分类 1 液体按闪点划分 闪点 28 为甲类 如汽油 乙醚 酒精等 28 闪点 60 为乙类 如煤油 松节油 溶剂油 闪点 60 为丙类 如柴油 动植物等 2 气体按爆炸下限划分 10 为甲类 如甲烷 乙烷 氢气 液化石油气等 10 及助燃气体 为乙类 如氨气 氧气 一氧化碳 不燃气体 为戊类 如氮气 惰性气体 3 固体分类标准 易燃 易爆固体 甲 乙类 如硝化棉 钠等 可燃固体 丙类 如木材 纸张等 难燃固体 丁类 如酚醛塑料 水泥刨花板等 不燃固体 戊类 如钢 水泥 砖 玻璃等 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 划分特征 特殊情况说明 1 对于同一种物质 在不同条件下火灾危险性不同 面粉 加工时为乙类 贮存时为丙类 油布 漆布 加工时为丙类 贮存时为乙类 金属 热加工为丁类 冷加工为戊类 使用可燃气体作燃料用以生产 如锅炉房 汽车为丁类 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 0区在正常情况下 爆炸性气体混合物连续地 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 1区正常情况爆炸性气体混合物可能出现的场所 2区在正常情况下 爆炸性气体混合物不能出现 而在不正常情况下 偶尔短时间出现的场所 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 气体 蒸气爆炸危险环境 10区在正常情况下 爆炸性粉尘或易燃纤维与空气的混合物 可能连续地 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 11区正常情况爆炸性粉尘或易燃纤维与空气的混合物不能出现 而在不正常情况下 偶尔短时间出现的场所 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 粉尘 纤维爆炸危险环境 21区在生产过程中 产生 使用 加工 贮存或转运闪点高于场所环境温度的可燃液体 并且在数量和配置上能引起火灾的场所 22区在生产过程中 悬浮状 堆积状的可燃粉尘或可燃纤维 虽不可能形成爆炸性混合物 但在数量和配置上能引起火灾的场所 23区存在固体状可燃物质 并且在数量和配置上能引起火灾的场所 8 2生产过程的火灾爆炸危险性分类 火灾危险环境 8 3工业建筑的耐火等级 建筑构建的耐火等级 燃烧性能耐火极限 一 建筑构件的燃烧性能1 非燃烧体 用非燃材料做成的构件 2 难燃烧体 用难燃烧材料做成的构件或用燃烧材料做成而用非燃烧材料做保护层的构件 3 燃烧体 用燃烧性材料做成的构件 对任一建筑构件进行标准耐火试验 从受到火的作用时起 到构件失去稳定性或完整性或绝热性时止 这段抵抗火的作用时间称为耐火极限 一般以小时计 1 失去稳定性 构件在试验中失去支持能力或抗变形能力 2 失去完整性 分隔构件失去阻止火焰和高温气体穿透或阻止其背火面出现火焰 3 失去绝热性 指分隔构件失去隔火作用 背火面测平均温度超过初始温度140 或任一测点温度超过初始温度180 8 3工业建筑的耐火等级 耐火极限 1 在建筑物发生火灾时 确保其在一定的时间内不破坏 不传播火灾 2 为人们的安全疏散提供必要的疏散时间 保证建筑物内人员安全 3 为消防人员扑救火灾创造条件 4 为建筑物火灾后修复重新使用提供可能 耐火等级 是衡量建筑物耐火程度的分级标准 8 3工业建筑的耐火等级 建筑物具有较高耐火等级的作用 建筑物耐火等级的分级标准 分为四级 1 构件耐火极限值的选定基准构件 楼板建筑构件在建筑结构中的地位 承重墙 柱 梁 楼板 隔墙 吊顶二级耐火等级建筑物的楼板的耐火极限选定为1 0h 8 3工业建筑的耐火等级 建筑物耐火等级的划分 2 构件燃烧性能特点 一级耐火等级建筑 主要建筑构件全部为非燃烧体 二级耐火等级建筑 主要建筑构件除吊顶为难燃烧体 其它为非燃烧体 三级耐火等级建筑 屋顶承重构件为燃烧体 四级耐火等级建筑 防火墙为不燃烧体 其余为难燃烧体和燃烧体 8 3工业建筑的耐火等级 3 建筑物耐火等级判定一 二级耐火等级 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土砖石结构三级耐火等级 砖木结构四级耐火等级 木柱 木屋架承重以及砖石等非燃烧体或难燃烧体材料为墙的建筑 8 3工业建筑的耐火等级 防火分隔设施的概念和种类 1 概念 防火分隔物是指在一定时间内阻止火势蔓延 且能把建筑内部空间分隔成若干较小防火空间的物体 2 种类 分为固定不可活动式 活动可启闭式两大类 固定不可活动式 防火墙 防火窗 防火水幕带 防火阀 活动可启闭式 防火门 防火卷帘 防火窗 8 4防火分隔与防爆泄压 1分类根据在建筑平面上的关系 防火墙可分为横向防火墙 与建筑物长轴方向垂直的 和纵向防火墙 与建筑物长轴方向一致的 从防火墙在建筑中的位置分 有内墙防火墙和外墙防火墙 内墙防火墙是划分防火分区的内部隔墙 外墙防火墙是两幢建筑间因防火间距不够而设置的无门窗 或设有防火门 窗 的外墙 8 4防火分隔与防爆泄压 防火墙 2耐火性要求防火墙应由非燃烧材料构成 为了保证防火墙的防火可靠性 现行规范规定其耐火极限应不低于4h 高层建筑防火墙耐火极限应不低于3h 同时 防火墙的设置在建筑构造上还应满足以下要求 1 防火墙应该直接设置在建筑的基础上或耐火性能符合设计规范要求的梁上 2 可燃烧构件不得穿过防火墙体 同时 防火墙也应截断难燃烧体的屋顶结构 且应高出非燃烧体屋面40cm 高出燃烧体或难燃烧体屋面50cm以上 8 4防火分隔与防爆泄压 4 当建筑物设有天窗时 应注意保证防火墙中心距天窗端面的水平距离不小于4m 出现小于4m的情况且天窗端面为可燃烧体时 应将防火墙加高 使之超出天窗50cm 以防止火势蔓延 5 防火墙上通常不应开设门和窗 若必须设置时 应采用甲级防火门窗 耐火极限1 2h 且能自动关闭 防火墙不应设置排烟道 民用建筑的使用上若需设置时 应保证烟道两侧墙身的截面厚度均不小于12cm 6 建筑设计中 若在靠近防火墙的两侧开设门 窗洞口 为避免火灾发生时火苗的互串 要求防火墙两侧门窗洞口间墙的距离应不小于2m 若装有乙级防火窗时 其距离可不受限制 8 4防火分隔与防爆泄压 8 4防火分隔与防爆泄压 8 4防火分隔与防爆泄压 8 4防火分隔